(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体調整制御のための装置であって、
流体レギュレータを制御するコマンドを生成して前記装置の電力条件を調節するように適合されたプロセッサであって、前記電力条件は低電力モードおよび高電力モードを有し、前記装置は前記低電力モード時に前記高電力モード時よりも著しく小さい電力を消費するプロセッサと、
電気−圧力変換器を備える流体制御アセンブリであって、前記変換器は制御流体を受け取り、前記高電力モード時に前記プロセッサからの前記コマンドに対応する信号回路からの信号に応答して前記制御流体を調節するように適合され、前記低電力モード時に調節済み制御流体をほぼ一定の値に保持するように動作可能な流体制御アセンブリと、
前記プロセッサおよび前記流体制御アセンブリに電力を供給するように動作可能な電源と
を備え、
調節済み制御流体は制御信号として前記流体レギュレータに搬送され、それにより前記流体レギュレータの状態を調節する、
装置。
【請求項２】
前記流体制御アセンブリは、前記低電力モード時に前記信号回路からの前記信号を受信することなく、前記低電力モード時に前記調節済み制御流体をほぼ一定の値に保持するように適合される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記流体制御アセンブリは、前記高電力モード時に前記調節済み制御流体を通過させて、前記低電力モード時に前記調節済み制御流体の値を保持するように適合されたバルブをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記流体制御アセンブリはリレーをさらに備え、前記リレーは前記変換器と前記バルブとの間に結合され、前記調節済み制御流体を受け取って、さらに前記制御流体を前記バルブに搬送する前にこれを調節するように適合されるか、または前記リレーは前記バルブに結合され、前記バルブから前記調節済み制御流体を受け取って、さらに前記制御流体を調節するように適合される請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記バルブは圧電バルブを備える請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記低電力モード時に著しく小さい電力を消費するように適合される請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサおよび前記電源に結合され、ネットワーク、中央制御機能、またはプロセス送信機のうちの少なくとも１つとの間で流体調整制御情報を無線で通信するように適合された送受信機をさらに備える請求項１または６に記載の装置。
【請求項８】
前記送受信機は、前記低電力モード時に前記高電力モード時よりも著しく小さい電力を消費するように適合される請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記流体調整制御情報は、プロセス送信機測定値を備え、前記測定値は圧力値、温度値、または流量値を備える請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記プロセッサは、流体調整制御情報を受信すると前記装置を前記低電力モードから前記高電力モードに遷移させるように適合され、前記プロセッサは、前記流体調整制御情報に関して、前記流体制御アセンブリに対する制御信号を生成するコマンドを送信するように適合され、および／または前記プロセッサは、指定された時間間隔の経過後に前記装置を前記低電力モードから前記高電力モードに遷移させるように適合される請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記電源は電池である請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
流体調整のためのシステムであって、
流体調整制御情報を無線で通信するように適合された中央制御機能と、
入力プロセス流体を受け取り、必要に応じて前記入力プロセス流体の流量またはその他の特性を調節して、出力プロセス流体を得る流体レギュレータと、
前記プロセッサおよび前記電源に結合され、流体調整制御情報を無線で通信するように適合された送受信機を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の流体調整制御装置と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
流体調整制御装置のための流体調整制御方法であって、
前記制御装置内の電力を生成するステップと、
前記制御装置の電力条件を調節するステップであって、前記電力条件は低電力モードおよび高電力モードを有し、前記制御装置は前記低電力モード時に前記高電力モード時よりも著しく小さい電力を消費するステップと、
前記制御装置の流体制御アセンブリのためのコマンド信号を生成するステップと、
制御流体を受け取るステップと、
前記高電力モード時に前記コマンドに応答して前記流体制御アセンブリで前記制御流体を調節して、流体レギュレータのための制御信号を生成するステップと、
調節済み制御流体を流体レギュレータ制御信号として前記流体レギュレータに搬送し、それにより前記流体レギュレータの状態を調節するステップと、
前記低電力モード時に前記流体制御アセンブリで前記流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップと
を備える方法。
【請求項１４】
前記低電力モード時に前記流体制御アセンブリで前記流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップは、前記流体制御アセンブリが前記コマンド信号を受信することなく前記流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップを備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記高電力モード時に前記コマンドに応答して前記流体制御アセンブリで前記制御流体を調節するステップは、前記高電力モード時に前記調整済み制御流体を前記制御装置のバルブに通すステップを備え、
前記低電力モード時に前記流体制御アセンブリが前記コマンド信号を受信することなく前記流体制御アセンブリで前記流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップは、前記低電力モード時に前記バルブで前記調整済み制御流体の値を保持するステップを備える、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記調節済み制御流体を前記変換器または前記バルブから前記制御装置のリレーに搬送するステップと、
前記制御流体をさらに前記リレーによって調節するステップと、
をさらに備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
送受信機を使用して前記制御装置と、ネットワーク、中央制御機能、またはプロセス送信機のうちの少なくとも１つとの間で流体調整制御情報を無線で通信するステップをさらに備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記低電力モード時に前記送受信機をより低い電力条件に遷移させるステップ、および／または前記低電力モード時に前記制御装置のプロセッサをより低い電力条件に遷移させるステップ、および／または前記制御装置により流体調整制御情報が受信されると前記制御装置を前記低電力モードから前記高電力モードに遷移させるステップをさらに備える請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、２００７年４月２７日に出願した米国特許出願第１１／７４１，６８１号明細書の利点を主張するものである。
【０００２】
本説明は、流体調整に関し、より具体的には、流体調整を制御するためのシステムおよび技法に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体調整は、様々な業界において、様々な目的で行われる。多くの場合、工業用または商業用プロセスで、例えば、プロセスまたは作動流体を加熱、冷却、混合、または作用させるために流体調整を使用する。これらのプロセスにおいて流体を調整するために使用される１つの装置は、例えば、プロセス・バルブ（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｖａｌｖｅ）などのバルブであってもよい。プロセス・バルブは、ほんの数例を挙げるだけでも、グローブ・バルブ（ｇｌｏｂｅ  ｖａｌｖｅ）、バタフライ・バルブ（ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ  ｖａｌｖｅ）、またはボール・バルブ（ｂａｌｌ  ｖａｌｖｅ）など、様々な形態がある。多くの例において、プロセス・バルブは、手動で、電子的に、または空気圧で操作することができるアクチュエータによって配置されている。空気圧アクチュエータを使用するプロセス・バルブは、ガス（例えば空気）などの流体を使用して、アクチュエータを制御することができる。
【０００４】
コントローラは多くの場合、アクチュエータ、ひいてはプロセス・バルブの位置を制御するための信号の送信および受信に使用される。信号は、必要に応じてプロセス・バルブを開閉するようコントローラに指示するためにコントローラに送信することができる。多くの場合、その信号はコントローラに物理的に接続された１組の電線またはコンジットを通じて送信される。さらに、コントローラは、１組の電線から電力を引き出すことができる。しかし、プロセス・バルブは、コントローラへの電線の架設に不都合があるか、さらに悪い状況では、物理的に実現不可能であるように位置している場合も多い。例えば、屋外に位置するプロセス・バルブ、または危険な作業域に位置するプロセス・バルブにより、コントローラへの電線の実際的な架設、またはプロセス・バルブ・アクチュエータへの電線またはコンジットの実際的な架設が不可能になることもある。さらに、コストの問題が、配線式のコントローラを非実用的なものにする場合もある。したがって、一部のプロセス・バルブ・コントローラは、信号を無線により受信することができる。プロセス・バルブ・コントローラが信号を受信するために使用する方法にはかかわりなく、プロセス・バルブ・アクチュエータは、特定のプロセス用のプロセス・バルブを通じて流体を調整するように制御される必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
本説明は、流体調整に関し、より具体的には、流体調整を制御するためのシステム、装置、および技法に関する。
【０００６】
１つの一般的な態様において、流体調整制御のための装置は、プロセッサ、流体制御アセンブリ、および電源を含むことができる。プロセッサは、流体レギュレータを制御するためのコマンドを生成して、装置の電力条件を調節するように適合することができる。電力条件は、低電力モードおよび高電力モードを含むことができ、装置は、低電力モード時には、消費する電力を高電力モード時よりも大幅に減らすことができる。流体制御アセンブリは、電気−圧力変換器を含むことができる。変換器は、制御流体を受け取り、高電力モード時にプロセッサからのコマンドに応答して制御流体を調節することができる。制御流体は、例えば、空気であってもよい。流体制御アセンブリは、低電力モード時にほぼ一定の値に調節済み制御流体を保持するように動作可能であってもよい。電源は、プロセッサおよび流体制御アセンブリに電力を供給するように動作可能であってもよい。電源は、例えば、電池であってもよい。
【０００７】
特定の具体的な態様において、流体制御アセンブリは、より低い電力モード時にプロセッサからコマンドを受信することなく、低電力モード時に調節済み制御流体をほぼ一定の値に保持することができる。一部の態様において、流体制御アセンブリは、バルブを含むことができる。バルブは、高電力モード時に調節済み制御流体を通過させ、低電力モード時に調節済み制御流体の値を保持することができる。流体制御アセンブリはまた、リレーを含むことができる。リレーは、変換器とバルブとの間に結合することができ、調節済み制御流体を受け取って、さらに制御流体をバルブに搬送する前にこれを調節するように適合することができる。リレーはまた、バルブに結合することができ、調節済み制御流体をバルブから受け取って、さらに制御流体を調節するように適合することができる。バルブは、例えば、圧電バルブであってもよい。
【０００８】
プロセッサは、低電力モード時に消費する電力を大幅に減らすように適合されてもよい。特定の態様において、プロセッサは、低電力モードにおいてほとんど電力を消費しないようにすることができる。
【０００９】
一部の態様において、装置はまた、送受信機を含むことができる。送受信機は、プロセッサおよび電源に結合することができ、ネットワーク、中央制御機能、またはプロセス送信機のうちの少なくとも１つとの間で流体調整制御情報を無線で通信することができる。送受信機はまた、低電力モード時には、消費する電力を高電力モード時よりも大幅に減らすことができる。流体調整制御情報は、圧力値、温度値、または流量値を含むことができるプロセス送信機測定値を含むことができる。
【００１０】
特定の具体的な態様において、プロセッサは、流体調整制御情報を受信すると装置を低電力モードから高電力モードに遷移させることができ、流体調整制御情報に関してコマンドを流体制御アセンブリに送信することができる。プロセッサはまた、指定された時間間隔の経過後に、装置を低電力モードから高電力モードに遷移させることができる。加えて、プロセッサは、電源の動作寿命を決定して、電源の動作寿命を指示する信号を生成するように適合されてもよい。信号は、ネットワーク、中央制御機能、またはプロセス送信機のうちの少なくとも１つに無線で伝送することができる。
【００１１】
もう１つの一般的な態様において、流体調整のためのシステムは、中央制御機能、流体レギュレータ、および流体調整制御装置を含むことができる。中央制御機能は、流体調整制御情報を無線で通信するように適合されてもよい。制御装置は、流体レギュレータに通信可能に結合することができ、プロセッサ、流体制御アセンブリ、電源、および送受信機を含むことができる。プロセッサは、流体レギュレータを制御するためのコマンドを生成して、制御装置の電力条件を調節するように適合されてもよい。電力条件は、低電力モードおよび高電力モードを含むことができ、制御装置は、低電力モード時には、消費する電力を高電力モード時よりも大幅に減らすことができる。流体制御アセンブリは、電気−圧力変換器を含むことができるが、これは制御流体を受け取り、高電力モード時にプロセッサからのコマンドに応答して制御流体を調節することができる。流体制御アセンブリは、低電力モード時に調節済み制御流体をほぼ一定の値に保持するように適合されてもよい。電源は、プロセッサおよび流体制御アセンブリに電力を供給するように適合されてもよい。送受信機は、プロセッサおよび電源に結合されてもよく、流体調整制御情報を無線で通信するように適合されてもよい。
【００１２】
さらに具体的な態様において、流体制御アセンブリは、低電力モード時にプロセッサからコマンドを受信することなく、低電力モード時に調節済み制御流体をほぼ一定の値に保持することができる。プロセッサは、流体調整制御情報を受信すると装置を低電力モードから高電力モードに遷移させて、流体調整制御情報に関してコマンドを流体制御アセンブリに送信するように適合されてもよい。流体制御アセンブリはまた、高電力モード時に調節済み制御流体を通過させて、低電力モード時に調節済み制御流体の値を保持するように適合することができるバルブを含むことができる。
【００１３】
特定の態様において、プロセッサは、低電力モード時に消費する電力を大幅に減らすように適合されてもよい。送受信機はまた、低電力モード時に消費する電力を大幅に減らすように適合されてもよい。
【００１４】
もう１つの一般的な態様において、流体調整制御装置のためのプロセスは、制御装置内の電力を生成するステップと、制御装置の電力条件を調節するステップであって、電力条件は低電力モードおよび高電力モードを有し、制御装置は低電力モード時に消費する電力を高電力モード時よりも大幅に減らすことができるステップと、制御装置の流体制御アセンブリのコマンド信号を生成するステップとを含むことができる。プロセスはまた、制御流体を受け取るステップと、高電力モード時にコマンドに応答して流体制御アセンブリで制御流体を調節して流体レギュレータの制御信号を生成するステップと、低電力モード時に流体レギュレータ制御信号を流体制御アセンブリでほぼ一定の値に保持するステップとを含むことができる。
【００１５】
さらに具体的な態様において、低電力モード時に流体レギュレータ制御信号を流体制御アセンブリでほぼ一定の値に保持するステップは、流体制御アセンブリがコマンド信号を受信することなく、流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップを含む。
【００１６】
特定の態様において、プロセスは、制御装置と、ネットワーク、中央制御機能、またはプロセス送信機のうちの少なくとも１つとの間で流体調整制御情報を無線で通信するステップを含むことができる。低電力モードから高電力モードへの制御装置の電力条件の遷移は、例えば、制御装置による流体調整制御情報の受信時に生じてもよい。
【００１７】
一部の態様において、プロセスは、低電力モード時に送受信機をより低い電力条件に遷移させるステップを含むことができる。プロセスはまた、低電力モード時に制御装置のプロセッサをより低い電力条件に遷移させるステップを含むことができる。
【００１８】
特定の態様において、高電力モード時にコマンドに応答して流体制御アセンブリで制御流体を調節するステップは、高電力モード時に制御装置のバルブ経由で調節済み制御流体を通過させるステップを含むことができ、低電力モード時に流体制御アセンブリがコマンド信号を受信することなく、流体制御アセンブリで流体レギュレータ制御信号をほぼ一定の値に保持するステップは、低電力モード時にバルブで調節済み制御流体の値を保持するステップを含むことができる。
【００１９】
プロセスの一部の態様は、調整済み制御流体を変換器から制御装置のリレーに搬送するステップと、リレーによって制御流体をさらに調節するステップと、さらに調節済みの制御流体をリレーからバルブに搬送するステップとを含むことができる。その他の態様は、調節済み制御流体をバルブから制御装置のリレーに搬送するステップと、制御流体をリレーによってさらに調節するステップとを含むことができる。
【００２０】
様々な実施形態は、１つまたは複数の特徴を含むことができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、エネルギーを節約するために複数の電力モードで動作できるようにすることができる。もう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラは、低電力モード時に流体レギュレータへの制御信号の値を保持できるようにすることができる。さらにもう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラは、流体調整制御データを無線で送信および受信できるようにすることができる。さらなる１つの例として、流体レギュレータ・コントローラは、その電源として電池を使用することができる。
【００２１】
これらの一般的および具体的な態様は、装置、システム、もしくは方法、または装置、システム、もしくは方法の任意の組合せを使用して実施することができる。１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において示される。その他の特徴は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】流体調整を制御するためのシステムの１つの例を示すブロック図である。
【図２】流体調整を制御するためのシステムに使用する流体レギュレータ・コントローラの１つの実施形態を示すブロック図である。
【図３】流体調整を制御するためのシステムに使用する流体レギュレータ・コントローラの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】流体調整を制御するためのシステムに使用する流体レギュレータ・コントローラの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図５】流体調整を制御するためのシステムを使用して流体調整を制御するプロセスの１つの例を示す流れ図である。
【図６】流体調整を制御するためのシステムを使用して流体調整を制御するプロセスのもう１つの例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
様々な図面において類似する参照記号は、類似する要素を指示する。
【００２４】
流体調整は多くの様々な用途において使用することができ、空気圧により作動するバルブなど、流体レギュレータを制御する流体レギュレータ・コントローラによって達成することができる。流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータ・コントローラ、あるいはその他の適切な装置またはシステムとの命令およびデータの無線通信に部分的に基づいて流体レギュレータを制御することができる。流体レギュレータ・コントローラは、調整流体の圧力、温度、または流量、および任意の他の適切な流体特性に基づいて流体レギュレータを制御することができる。流体レギュレータ・コントローラはまた、その電力消費量を低減するために、電力節約技法を使用することができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの制御を保持しながら、低減電力状態で動作することができる。流体調整はまた、様々なその他のシステムおよび技法によって達成することができる。
【００２５】
図１は、流体調整を制御するためのシステム１００を示す。システム１００は、流体レギュレータ・コントローラ１０５、中央制御機能１１０、プロセス送信機１２０、および流体レギュレータ１２５を含む。概して、流体レギュレータ１２５は、入力プロセス流体１４０を受け取り、必要に応じて入力プロセス流体１４０の流量またはその他の適切な特性を調節して、出力プロセス流体１６０を得る。流体レギュレータ１２５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５から制御信号１４５を受信するが、これは流体レギュレータ１２５による入力プロセス流体１４０の調整を制御する。代わって、流体レギュレータ１２５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５にフィードバック信号１５０を提供する。さらに、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、リモートソースから供給流体１３５を受け取る。プロセス送信機１２０は、出力プロセス流体１６０の様々な特性の１つまたは複数を測定するが、これを中央制御機能１１０、流体レギュレータ・コントローラ１０５、および／またはその他の適切な場所に送信することができる。流体レギュレータ・コントローラ１０５は、それぞれ無線信号１３０および１５５を通じて、中央制御機能１１０およびプロセス送信機１２０と通信することができる。加えて、プロセス送信機１２０は、無線信号１６５を通じて中央制御機能１１０に通信することができる。
【００２６】
引き続き図１を参照すると、流体レギュレータ１２５は、流体特性を調整するように動作する任意の装置であってもよい。例えば、一部の態様において、流体レギュレータ１２５は、流体の流量を調整するように動作するプロセス・バルブである。例えば、示されている実施形態において、流体レギュレータ１２５は、特定の流量で入力プロセス流体１４０を受け取ることができる。必要に応じて、流体レギュレータ１２５は、入力プロセス流体１４０の流量を調節して、出力プロセス流体１６０を得ることができる。したがって、入力プロセス流体１４０および出力プロセス流体１６０は同じ流体であるが、圧力が異なる可能性もある。さらに、入力プロセス流体１４０および出力プロセス流体１６０のその他の特性は、異なっている場合もある。入力プロセス流体１４０および出力プロセス流体１６０は、ほんの数例を挙げただけでも、水、炭化水素、二酸化炭素、または蒸気など、任意の適切な液体またはガス状物質であってもよい。一部の態様において、入力プロセス流体１４０および出力プロセス流体１６０は、パイプなどのコンジットに含まれる。パイプは、スチール、銅、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、または任意の他の適切な素材で構成されてもよい。これらの実施形態において、流体レギュレータ１２５は、ボール・バルブ、グローブ・バルブ、バタフライ・バルブ、または他の適切なバルブなど、システム１００に必要とされる任意のタイプのプロセス・バルブであってもよい。
【００２７】
流体レギュレータ１２５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５から制御信号１４５を受信し、それに応じて流体レギュレータ１２５の位置を調節する。一部の実施形態において、流体レギュレータ１２５は、制御信号１４５が空気圧信号であるように、空気圧で動作する。流体レギュレータ１２５はまた、フィードバック信号１５０を流体レギュレータ・コントローラ１０５に提供するが、これは、例えば流体レギュレータ１２５の位置を提供することができる。一部の実施形態において、フィードバック信号１５０は電気信号である。しかし、フィードバック信号１５０は、例えば、流体レギュレータ１２５の位置など、流体レギュレータ１２５から流体レギュレータ・コントローラ１０５へのデータの伝送を可能にする任意の適切な形態をとることができる。例えば、フィードバック信号１５０は、入力プロセス流体１４０と出力プロセス流体１６０との間の流量の変化が、たとえあったとしてもほとんど生じないように流体レギュレータ１２５が完全に開いているか、もしくは出力プロセス流体１６０に流量がまったくないかほとんどないように完全に閉じていることを指示することができる。代替として、フィードバック信号１５０は、流体レギュレータ１２５が、全開のうちの指定された割合で開いていることを指示することができる。フィードバック信号１５０は、例えば、機械的リンク機構（例えば、回転式または線形）あるいは送電線（例えば、ＲＳ−２３２バス）であってもよい。フィードバック信号１５０が機械的リンク機構である場合、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、センサ（例えば、ホール効果センサ）を使用して、機械的な動きを、例えば電圧信号などの電気信号に変換することができる。
【００２８】
システム１００は、流体レギュレータ・コントローラ１０５および流体レギュレータ１２５を物理的に分離されたものとして示すが、一部の実施形態において、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、流体レギュレータ１２５に組み込まれるか、または接続されてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、流体レギュレータ１２５のアクチュエータに組み込まれるか、または接続されてもよい。流体レギュレータ・コントローラ１０５および流体レギュレータ１２５はまた、様々なその他の方法で連結することもできる。
【００２９】
引き続き図１を参照すると、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、制御信号１４５およびフィードバック信号１５０を通じて流体レギュレータ１２５と通信する。流体レギュレータ・コントローラ１０５はさらに、供給流体１３５を受け取る。供給流体１３５は、一部の態様において、空気圧供給である。これらの実施形態において、供給流体１３５は、空気、天然ガス、または空気圧で操作される流体レギュレータを調節することができる任意の他の適切なガス状物質であってもよい。その他の実施形態において、供給流体１３５は、例えば、水または油のような液体であってもよい。以下でさらに詳細に説明されるように、流体レギュレータ・コントローラ１０５はまた内部電源を含み、内部電源から引き出される電力の量を管理しながら、流体レギュレータ１２５の動作を制御することができる。流体レギュレータ・コントローラ１０５は、例えば、２つ以上の電源モードで動作することによってこれを達成することができる。低電力モード時に、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、わずかな量の電力を引き出しながら、流体レギュレータ１２５への制御信号１４５を保持することができる。低電力モード時に流体レギュレータ１２５への制御信号１４５を保持することにより、出力プロセス流体１６０の特性は、流体レギュレータ・コントローラ１０５による比較的少ない電力消費で一定またはほぼ一定に保つことができる。
【００３０】
さらに、流体レギュレータ・コントローラ１０５は、中央制御機能１１０と無線で通信するように動作可能であってもよい。流体レギュレータ・コントローラ１０５はまた、プロセス送信機１２０と無線で通信することができる。無線信号１３０および１５５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５、中央制御機能１１０、およびプロセス送信機１２０（との間の命令および／またはデータなどの）情報を通信することができる。無線信号１３０と１５５、および１６５は、ＩＥＥＥ８０２．１１、ブルートゥース、ＷｉＭａｘ、もしくはその他の無線周波数（ＲＦ）または赤外線（ＩＲ）フォーマットなどの、任意の無線信号フォーマットであってもよい。例えば、信号１３０、１５５、および／または１６５は、周波数ホッピング・スペクトラム拡散技術を使用したデジタルプロトコルＲＦを使用することができる。
【００３１】
引き続き図１を参照すると、プロセス送信機１２０は、例えば、温度、圧力、または流量などの、出力プロセス流体１６０の特性を測定する任意の装置であってもよい。１つのプロセス送信機１２０が示されているが、一部の実施形態において、複数のプロセス送信機１２０がシステム１００によって使用されてもよい。さらに、１つまたは複数のプロセス送信機１２０は、入力プロセス流体１４０の特性を測定するように配置されてもよい。例えば、プロセス送信機１２０は、入力プロセス流体１４０および出力プロセス流体１６０の圧力を測定して、これらの圧力を表すデータを中央制御機能１１０に無線で伝送することができ、中央制御機能１１０が流体レギュレータ１２５にわたる差圧を決定できるようにすることができる。プロセス送信機１２０は、内蔵の無線送受信機を使用し、それぞれ無線信号１６５および１５５を通じて、中央制御機能１１０および流体レギュレータ・コントローラ１０５と無線で通信することができる。図１は、流体レギュレータ・コントローラ１０５、中央制御機能１１０、およびプロセス送信機１２０などのコンポーネント間の無線双方向通信を示すが、通信はまた、システム１００の特定の用途に適切なハードワイヤード接続を通じて達成されてもよい。さらに、一部の実施形態において、例えば、プロセス送信機１２０など特定のコンポーネントは、単方向無線通信のみが可能であってもよい。
【００３２】
図１にさらに示されているように、中央制御機能１１０は、それぞれ無線信号１３０および１６５を通じて、流体レギュレータ・コントローラ１０５およびプロセス送信機１２０と無線で通信することができる。無線信号１３０は、例えば、流体レギュレータ１２５の位置を調節するための流体レギュレータ・コントローラ１０５への命令、または流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）を含む流体レギュレータ・コントローラ１０５からのデータを含むことができる。中央制御機能１１０は、流体レギュレータ・コントローラ１０５、流体レギュレータ１２５、および／またはプロセス送信機１２０の制御および監視を可能にする任意の適切な制御室、オペレーションセンター、またはネットワークであってもよい。例えば、中央制御機能１１０は、スタンドアロンのコンピュータまたはサーバとすることもでき、あるいは、システム１００のコンポーネントに通信することができるポータブル・ラップトップ・コンピュータとさえすることもできる。
【００３３】
一部の実施形態において、中央制御機能１１０は、プロセス制御機能１１５を含む。プロセス制御機能１１５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５の動作を制御することができ、任意の適切なソフトウェアまたはハードウェアであってもよい。加えて、プロセス制御機能１１５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５の動作を制御するためにユーザまたはオペレータからの入力をほとんどまたはまったく必要としないように、自動化機能であってもよい。しかし、その他の実施形態において、プロセス制御機能１１５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５の動作の制御を保持するためにユーザまたはオペレータに通常の入力を要求することができる。プロセス制御機能１１５は中央制御機能１１０の内部のものとして示されているが、プロセス制御機能１１５はまた、例えば、中央制御機能１１０の外部のネットワーク、コンピュータ、またはサーバの一部として、中央制御機能１１０から分離して配置されてもよい。
【００３４】
中央制御機能１１０はシステム１００のコンポーネントとして示されているが、一部の実施形態において、システム１００は中央制御機能１１０を含まない。特定の実施形態において、プロセス制御機能１１５は、流体レギュレータ・コントローラ１０５がスタンドアロンのコントローラとして動作するように、流体レギュレータ・コントローラ１０５の内部にあるかまたは一体化されていてもよい。これらの実施形態において、プロセス制御機能１１５は、リモートに事前プログラムされるか、または流体レギュレータ・コントローラ１０５においてプログラムされてもよい。
【００３５】
図２は、システム１００の一部の実施形態において使用することができる流体レギュレータ・コントローラ２００の１つの例を示す。流体レギュレータ・コントローラ２００は、送受信機２０５、内部コントローラ２１０、発電機２１５、および流体制御アセンブリ２２０を含む。前述のように、流体レギュレータ・コントローラ２００は、流体レギュレータ１２５および供給流体１３５からフィードバック信号１５０を受信し、制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給する。加えて、流体レギュレータ・コントローラ２００は、無線信号１３０および１５５を、それぞれ中央制御機能１１０および／またはプロセス送信機１２０に通信することができる。図２は、単一の筐体またはハウジング内に含まれている流体レギュレータ・コントローラ２００のコンポーネントを示す。しかし、一部の実施形態において、コンポーネントのうちの１つまたは複数は、流体レギュレータ・コントローラ２００のハウジングの外部に位置してもよく、例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００のハウジングに取り外し可能に取り付けられてもよい。
【００３６】
送受信機２０５は、電力供給線２５０を通じて発電機２１５から電力を受け取り、通信回線２４５を通じて内部コントローラ２１０に結合される。電源が投入されると、送受信機２０５は、必要に応じて、中央制御機能１１０および／またはプロセス送信機１２０、ならびにその他のネットワーク、コンピュータ、サーバ、ハンドヘルド通信装置、およびその他の機器との無線通信を受信および送信することができる。一部の実施形態において、送受信機２０５は、無線信号をそれらの最終宛先にルーティングするために複数のノードを含むメッシュネットワークを通じて、無線信号１３０および１５５を通信することができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００は、複数の流体レギュレータ１２５を採用している大規模な火力発電所において流体レギュレータ１２５に結合されてもよい。発電所は、中央制御機能１１０、および様々なノードが施設周囲に戦略的に配置されたメッシュネットワークを包含することができる。送受信機２０５が無線信号１３０の形態で中央制御機能１１０への無線通信を生成するとき、信号１３０は、１つのノードから次のノードへとルーティングされて、中央制御機能１１０に到達するまで徐々に機能１１０に向かって進むことができる。したがって、流体レギュレータ・コントローラ１０５から中央制御機能１１０への無線信号を生成する必要はなく、送受信機２０５がノード間の距離を移動する無線信号１３０を生成するために必要とする電力をより小さくすることができる。
【００３７】
信号１３０および１５５は、例えば、流体レギュレータ１２５の状態、流体レギュレータ・コントローラ２００の電力モード、プロセス送信機１２０によって測定された出力プロセス流体１６０の特性、および／または発電機２１５の残余動作寿命に関する情報を含むことができる。無線信号１３０および１５５を通じて送受信機２０５によって伝送される情報の一部または全部は、内部コントローラ２１０によって生成されるか、または内部コントローラ２１０に格納されてもよい。通信回線２４５を通じて、送受信機２０５は内部コントローラ２１０から情報を受信し、例えば、それぞれ無線信号１３０および１５５の形態で届く中央制御機能１１０およびプロセス送信機１２０からの情報を内部コントローラ２１０に供給する。
【００３８】
引き続き図２を参照すると、内部コントローラ２１０は、プロセッサ２１１、信号回路２１２、およびバルブ信号装置２１３を含む。さらに、内部コントローラ２１０は、電力供給線２５５を通じて発電機２１５から電力を受け取り、流体レギュレータ１２５からフィードバック信号１５０を受信し、通信回線２４５を通じて送受信機２０５と通信し、バルブ制御信号２６０および変換器制御信号２７０を流体制御アセンブリ２２０に供給する。一部の実施形態において、内部コントローラ２１０はプリント回路基板（ＰＣＢ）であってもよく、ＰＣＢは、プロセッサ２１１、信号回路２１２、バルブ信号装置２１３、および例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ他の適切な形態の情報記憶装置のような、メモリなどのその他のコンポーネントを含むことができる。さらに、内部コントローラ２１０は、図２に示されるように、流体レギュレータ・コントローラ２００の内部に配置されるか、または、例えば流体レギュレータ・コントローラ２００に取り外し可能に取り付けられるように流体レギュレータ・コントローラ２００の外部に配置されてもよい。
【００３９】
一部の実施形態において、プロセッサ２１１は、内部コントローラ２１０の様々なコンポーネントに通信可能に結合されたマイクロプロセッサであってもよい。しかし、プロセッサ２１１は一般に、論理的方法で情報を操作するための任意の装置であってもよい。一般に、プロセッサ２１１は、メモリに格納されている命令に従って流体レギュレータ・コントローラ２００の動作を制御することができる。特定の実施形態において、これらの命令は、プロセス制御機能１１５の一部または全部を含むことができる。一部の実施形態において、プロセッサ２１１は、例えば、温度、圧力、または流量情報などのデータを、無線信号１５５を通じてプロセス送信機１２０から受信することができる。そのようなデータを受信すると、プロセス制御機能１１５は、データを分析して、流体レギュレータ１２５の要求された状態（例えば位置）を決定する。次いで、プロセッサ２１１は、プロセッサ信号２５８をバルブ信号装置２１３に供給し、プロセッサ信号２６８を信号回路２１２に供給する。プロセッサ信号２５８は、例えば電流または電圧信号など、バルブ信号装置２１３への電気信号であってもよい。プロセッサ信号２６８は、例えばデジタル信号など、信号回路２１２への電気信号であってもよい。
【００４０】
信号回路２１２は、プロセッサ信号２６８を受信し、変換器制御信号２７０を流体制御アセンブリ２２０に供給する。一部の実施形態において、信号回路２１２は、信号回路２１２がデジタルプロセッサ信号２６８を受信して、アナログ変換器制御信号２７０を流体制御アセンブリ２２０に伝送するように、デジタル−アナログ変換器を含むことができる。
【００４１】
バルブ信号装置２１３は、プロセッサ２１１からプロセッサ信号２５８を受信し、バルブ制御信号２６０を内部バルブ２３０に搬送する。特定の実施形態において、バルブ信号装置２１３は、トランジスタであってもよい。しかし、バルブ信号装置２１３は、一般に、電気信号を流体制御アセンブリ２２０に搬送するように動作可能な任意のソリッドステート装置であってもよい。
【００４２】
引き続き図２を参照すると、発電機２１５は、電気出力などの電力を送受信機２０５および内部コントローラ２１０に供給する。発電機２１５は、例えば、電池などのスタンドアロンの電源であってもよい。一部の実施形態において、発電機２１５はリチウム電池である。アルカリ電池、ガルバニ電池、燃料電池、またはフローセルなど、他の種類の電気化学装置が、その他の実施形態において使用されてもよい。
【００４３】
一部の実施形態において、内部コントローラ２１０は、流体制御レギュレータ・コントローラ２００の電力条件を制御するように動作する。電力条件は、２つ以上の電力モードを含むことができる。例えば、高電力モード時に、内部コントローラ２１０は、送受信機２０５との間で通信を送信および受信して、バルブ制御信号２６０および変換器制御信号２７０を流体制御アセンブリ２２０に送信することができ、低電力モード時に、内部コントローラ２１０は、発電機２１５からより小さいかまたは著しく小さい（例えば、１０分の１または１００分の１の）電力しか必要としないようにすることができる。特定の実施形態において、例えば、内部コントローラ２１０が低電力モードにあるとき、内部コントローラ２１０は、無線信号１３０と１５５、およびフィードバック信号１５０を通じて情報を受信することができるが、情報を送受信機２０５に送信することができないか、またはバルブ制御信号２６０および変換器制御信号２７０をそれぞれ流体制御アセンブリ２２０に伝送することができない。その他の実施形態において、内部コントローラ２１０は、例えば、通信回線２４５経由の無線信号１３０および１５５に含まれる情報、またはフィードバック信号１５０経由の流体レギュレータ１２５からの情報など、任意の情報を送信または受信しないように、超低電力モードで動作することができる。これらの実施形態において、内部コントローラ２１０は、例えば、クロック動作を保持するための電力しか必要としないようにすることができる。
【００４４】
高電力モード時に、送受信機２０５は、中央制御機能１１０とプロセス送信機１２０との間の無線信号１３０および１５５をそれぞれ送受信するように動作可能にすることができる。しかし、一部の実施形態において、送受信機２０５は、高電力モード時の流体レギュレータ・コントローラ２００の動作中に、発電機２１５からゼロまたはほぼゼロの電力しか引き出さないので、高電力モード時には発電機２１５の全体的な電力引き出しを減少させることができる。低電力モード時において、送受信機２０５は、無線信号１３０および１５５しか受信できないので、発電機２１５からより少ない電力しか必要としない。特定の実施形態において、送受信機２０５は、低電力モード時に、実質的に無線信号１３０および１５５をまったく受信しないようにすることもできる。
【００４５】
流体制御アセンブリ２２０は、電気−圧力変換器（または変換器）２２５、内部バルブ２３０、および空気圧リレー２３５を含む。一般に、流体制御アセンブリ２２０は、バルブ制御信号２６０および変換器制御信号２７０それぞれに応答して高電力モード時に制御信号１４５を調整するように動作可能であり、さらに、変換器制御信号２７０を受信することなく低電力モード時に一定またはほぼ一定の制御信号１４５を保持するように動作可能である。特定の実施形態において、流体制御アセンブリ２２０は、空気圧リレー２３５を含まなくてもよい。
【００４６】
変換器２２５は、供給流体１３５および変換器制御信号２７０を受け取り、変換器出力２８５を内部バルブ２３０に供給する。一部の実施形態において、供給流体１３５は、空気のようなガス状物質であってもよい。これらの実施形態において、変換器出力２８５は、空気圧出力である。変換器制御信号２７０は、例えば電流信号などの電気信号であってもよい。一部の実施形態において、変換器２２５は、変換器２２５が電流信号（例えば、１〜２ｍＡ）を受信して、その電流信号と相対的な空気圧信号を出力するように、電流−圧力変換器であってもよい。その他の実施形態において、変換器２２５は、変換器２２５が電圧信号（例えば、１〜２Ｖ）を受信して、その電圧信号と相対的な圧力信号を出力するように、電圧−圧力変換器であってもよい。
【００４７】
特定の実施形態において、変換器２２５は、小さい開口部を通じて供給流体１３５が供給されるノズルを含むことができる。変換器２２５の出力は、ノズル背圧であってもよい。変換器はまた、変換器制御信号２７０が誘導されるコイルを含むことができる。コイル内のエネルギーが増大するにつれて、磁束は増大し、磁気フラッパはノズル側に移動して、ノズルの背圧を増加させる。コイル内のエネルギーが減少するにつれて、磁束は減少し、フラッパはノズルから離れるように移動し、ノズルの背圧を減少させる。このようにして、変換器２２５は、変換器制御信号２７０と相関して変換器出力２８５の圧力を増大および減少させることができる。
【００４８】
引き続き図２を参照すると、内部バルブ２３０は、バルブ信号装置２１３を通じてプロセッサ２１１から電力を受信する。加えて、内部バルブ２３０は、変換器出力２３０を受信し、空気圧リレー２３５に内部バルブ出力２８０を供給する。内部バルブ出力２８０は、空気圧リレー２３５の信号チャンバに供給することができる。一般に、内部バルブ２３０は、高電力モード時には開くことができ、電力はバルブ信号装置２１３を通じてプロセッサ２１１により内部バルブ２３０に供給されて、バルブ２３０は、変換器出力２８５が内部バルブ出力２８０として空気圧リレー２３５に搬送されるように、通過装置として動作することができるようにする。しかし、低電力モード時には、バルブ信号装置２１３は開回路として動作することができ、電力がプロセッサ２１１から内部バルブ２３０に搬送されるのを効果的に防止しているので、内部バルブ２３０を閉じて、空気圧リレー２３５への内部バルブ出力２８０の一定値を保持することができる。一部の実施形態において、内部バルブ２３０は、電源が遮断されたときに閉じる圧電バルブである。これらの実施形態において、内部バルブ２３０は、圧電ベンダを使用して、例えば１００分の１ミリワットなど、非常に低い電力消費で開放位置に内部バルブ２３０を保持することができる。さらに、特定の実施形態において、内部バルブ２３０は、変換器出力２３０を空気圧信号として受信し、空気圧リレー２３５に内部バルブ出力２８０を空気圧信号として供給する。
【００４９】
一部の実施形態において、内部バルブ２３０は電磁バルブであってもよく、電磁バルブは、電源が遮断されると閉じて、いくつかの相違はあるが上記で説明した圧電バルブと概ね同様の方法で動作する。電磁バルブとして、内部バルブ２３０は、高電力モード時に開放位置を保持することができるので、変換器出力２８５が内部バルブ２３０を通過できるようにする。ただし、この電力引き出しは、開放位置で圧電バルブとして内部バルブ２３０を保持するために必要とされる電力引き出しよりも大きくなる場合もある。しかし、内部バルブ２３０に圧電バルブを使用する実施形態と同様に、電磁バルブもまた、閉じることにより低電力モード時に空気圧リレー２３５の信号チャンバへの一定の空気圧信号を保持することができるので、空気圧リレー２３５への一定の圧力信号を保持することができる。内部バルブ２３０は一般に、プロセッサ２１１からゼロまたはほぼゼロの電力を受信しながら、内部バルブ出力２８０として一定の空気圧信号を保持するように動作可能な任意の適切な装置であってもよい。
【００５０】
引き続き図２を参照すると、空気圧リレー２３５は、内部バルブ出力２８０および供給流体１３５を受信して、さらに制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給するように動作可能である。空気圧リレー２３５の動作は、高電力モード時および低電力モード時のいずれにおいても、概ね同様である。供給流体１３５、内部バルブ出力２８０、および制御信号１４５は、例えば空気、天然ガス、または窒素など、任意の適切なガス状物質であってもよい。したがって、空気圧リレー２３５は、空気圧信号を流体レギュレータ１２５に配信して、高電力モードで流体レギュレータ１２５を調節することができ、さらに低電力モードで流体レギュレータ１２５への空気圧信号を一定またはほぼ一定の圧力に保持することができる。空気圧リレー２３５は、一般に、内部バルブ出力２８０に基づいて供給流体１３５を調節することができる任意の装置であってもよい。
【００５１】
システム１００内の流体レギュレータ・コントローラ２００の動作は、以下のようにすることができる。例えば、プロセス送信機１２０は、出力プロセス流体１６０の流量を測定する流量計であってもよい。その他の実施形態において、プロセス送信機１２０は、出力プロセス流体１６０の温度または圧力、あるいは、例えば出力プロセス流体１６０内の特定の物質または材質の濃度のような流体１６０の固有特性さえも測定することができる。引き続き例を参照すると、プロセス送信機１２０は、無線信号１５５を通じてこの流量を流体レギュレータ・コントローラ２００に伝送する。内部コントローラ２１０は、通信回線２４５を通じて流量を送受信機２０５から受信し、プロセッサ２１１は、プロセス制御機能１１５を実行して、流量を事前プログラムされた設定値と比較する。流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）の変更が必要なほど、流量が、事前プログラムされた設定値から外れている場合、プロセッサ２１１は、プロセス制御機能１１５によって決定されたデジタル信号２６８を信号回路２１２に供給することができる。プロセッサ２１１はまた、電力がバルブ制御信号２６０を通じて内部バルブ２３０に搬送されることで、内部バルブ２３０が開くように、プロセッサ信号２５８をバルブ信号装置２１３に供給する。信号回路２１２は、デジタルプロセッサ信号２６８を受信し、それをアナログ変換器制御信号２７０に変換して変換器２２５を制御する。変換器制御信号２７０を受信すると、変換器２２５は、変換器制御信号２７０に基づいて供給流体１３５を調節することができる。調節された供給流体は、変換器出力２８５として内部バルブ２３０に搬送され、続いて、開放内部バルブ２３０を通過し、内部バルブ出力２８０として空気圧リレー２３５の信号チャンバに入る。空気圧リレー２３５は、内部バルブ出力２８０を受信し、バルブ出力２８０に基づいて供給流体１３５を調節する。調節された供給流体１３５は、制御信号１４５として流体レギュレータ１２５に搬送され、それにより流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）を調節することができる。
【００５２】
流体レギュレータ・コントローラ２００はまた、例えば、流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）が調節された後、低電力モードに遷移することができる。例えば、内部コントローラ２１０は、流体レギュレータ１２５からフィードバック信号１５０を受信して、レギュレータ１２５の調節済み状態を確認する。プロセッサ２１１は、プロセッサ信号２５８を、バルブ信号装置２１３にまったく供給しないか、またはほとんど供給しない。次いで、バルブ信号装置２１３から内部バルブ２３０へのバルブ制御信号２６０は、ゼロまたはほぼゼロにすることができるので、バルブ２３０を閉じて、空気圧リレー２３５の信号チャンバへの、例えば圧力などの一定またはほぼ一定のバルブ出力２８０を保持することができる。プロセッサ２１１はまた、プロセッサ信号２６８を信号回路２１２に、まったく供給しないか、またはほとんど供給しない。代わりに、変換器２２５への変換器制御信号２７０は、変換器出力２８５がゼロまたはほぼゼロになるように、ゼロまたはほぼゼロであってもよい。内部バルブ２３０が閉じられると、もはや変換器出力２８５のための通過開口部としての機能は果たさない。空気圧リレー２３５は、低電力モードにおいて、高電力モードの場合と概ね同様に動作し、供給流体１３５および内部バルブ出力２８０を受け取って、調節済み供給流体１３５を制御信号１４５として流体レギュレータ１２５に搬送する。このようにして、内部バルブ出力２８０は一定、またはほぼ一定にすることができるので、制御信号１４５は一定、またはほぼ一定に保持される。
【００５３】
プロセス制御機能１１５が中央制御機能１１０に含まれている実施形態において、内部コントローラ２１０は、送受信機２０５を通じて中央制御機能１１０から命令を受信して、流体レギュレータ１２５を特定の状態に調節することができる。次いで、内部コントローラ２１０は、流体レギュレータ１２５の調節を決定することができ、前述のように要求された状態（例えば位置）を達成するために流体制御アセンブリ２２０が制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給できるように、流体制御アセンブリ２２０にバルブ制御信号２６０および変換器制御信号２７０をそれぞれ供給することができる。
【００５４】
流体レギュレータ・コントローラ２００は、様々な理由で、低電力モードから高電力モードに遷移することができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００は、例えば、１秒、５秒、または１０秒ごとなど、調節可能な事前プログラムされた時間間隔で、低電力モードから高電力モードに切り替わることができる。もう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラ２００は、中央制御機能１１０から適切な信号を受信すると、低電力モードから高電力モードに切り替わることができる。適切な信号は、例えば、高電力モードに切り替えるよう流体レギュレータ・コントローラ２００に指示する信号であってもよい。さらに、信号は、流体レギュレータ１２５を新しい状態（例えば位置）に調節するよう流体レギュレータ・コントローラ２００に指示する信号であってもよい。さらにもう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラ２００は、プロセス送信機１２０から、例えば圧力、温度、または流量値などの測定値を受信することができ、その値の大きさは、流体レギュレータ・コントローラ２００による流体レギュレータ１２５の調節が必要である。追加の例として、流体レギュレータ・コントローラ２００は、例えば現在の位置など、流体レギュレータ１２５の現在の状態の指示を受信することができるが、これは、例えば、流体レギュレータ１２５の現在の状況がしきい値を超える量だけ流体レギュレータ１２５の要求された状態から外れているので、流体レギュレータ・コントローラ２００による流体レギュレータ１２５の調節が必要である。
【００５５】
流体レギュレータ・コントローラ２００はまた、様々な理由で、高電力モードから低電力モードに遷移することができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００は、中央制御機能１１０から信号を受信して高電力モードから低電力モードに切り替えることができる。もう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラ２００は、流体レギュレータ１２５を新しい状態（例えば位置）に調節した後、および、おそらくは流体レギュレータ１２５から新しい状態の確認を受信した後、高電力モードから低電力モードに切り替わることができる。さらにもう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラ２００は、例えば、１秒、５秒、または１０秒など、調節可能な事前プログラムされた時間間隔の経過後に、高電力モードから低電力モードに切り替わることができる。
【００５６】
流体レギュレータ・コントローラ２００は、様々な特徴を有する。例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００は、低電力モード時に、流体レギュレータ１２５への制御信号１４５の値を一定、またはほぼ一定に保持することができるので、流体レギュレータ・コントローラ２００の電力供給を節約することができる。さらに、流体レギュレータ・コントローラ２００は、例えば、１秒、５秒、または１０秒など、比較的短い時間間隔に高電力モードで動作することにより、電力を節約することができる。このようにすることで、流体レギュレータ・コントローラ２００は、６カ月、１年、または２年などの長期間にわたり、発電機２１５に電池を使用することができるようになる。例えば、発電機２１５は、リチウム電池であってもよい。公称電圧３．６ボルトの標準的なリチウム電池は、８．５アンペア時の定格（容量）を有することができる。流体レギュレータ・コントローラ２００が、発電機２１５にこのようなリチウム電池を使用したとすれば、リチウム電池の寿命は、内部コントローラ２１０の動作によって決まることになる。例えば、内部コントローラ２１０が、流体レギュレータ・コントローラ２００を常時高電力モードに保持する場合、発電機２１５の寿命は約４カ月であろう。しかし、内部コントローラ２１０が、流体レギュレータ・コントローラ２００を、動作の９０％にわたり低電力モードに保持したとすれば、発電機２１５の動作寿命は、約３８カ月まで増大するであろう。代替として、内部コントローラ２１０が、流体レギュレータ・コントローラ２００を、動作の約９３．５％にわたり低電力モードに保持したとすれば、発電機２１５の寿命は、約６０カ月まで増大するであろう。さらに、流体レギュレータ・コントローラ２００は、流体調整に関するデータおよび／または命令を、中央制御機能またはその他の適切な場所との間で無線により送信および受信することができる。
【００５７】
図３は、システム１００の一部の実施形態において使用することができる流体レギュレータ・コントローラ３００のもう１つの例を示す。流体レギュレータ・コントローラ３００は、送受信機３０５、内部コントローラ３１０、発電機３１５、および流体制御アセンブリ３２０を含む。送受信機３０５、内部コントローラ３１０、および発電機３１５の一般的な動作および構成は、図２に示されている流体レギュレータ・コントローラ２００に含まれる対応するコンポーネントと概ね類似していてもよい。しかし、流体制御アセンブリ３２０の動作および構成は、流体制御アセンブリ２２０の動作および構成とは異なる。
【００５８】
流体制御アセンブリ３２０は、電気−圧力変換器（または変換器）３２５、内部バルブ３３０、および空気圧リレー３３５を含む。特定の実施形態において、流体制御アセンブリ３２０は、空気圧リレー３３５を含まなくてもよい。図３に示されているように、流体制御アセンブリ３２０は、内部コントローラ３１０からバルブ制御信号３６０および変換器制御信号３７０を受信し、さらに流体レギュレータ・コントローラ３００の外部のソースから供給流体１３５を受け取る。さらに、流体制御アセンブリ３２０は、制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給して、必要に応じて流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）を調節する。流体制御アセンブリ３２０の構成および動作は、流体制御アセンブリ２２０の構成および動作とは異なるが、一般的な機能は概ね類似している。流体制御アセンブリ３２０は、高電力モード時に制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給するように、内部コントローラ３１０によって制御されてもよい。加えて、流体制御アセンブリ３２０は、内部コントローラ３１０からの信号、命令、または制御を受け取らずに、低電力モード時に流体レギュレータ１２５への制御信号１４５の一定またはほぼ一定の値を保持する。
【００５９】
引き続き図３を参照すると、変換器３２５は、内部コントローラ３１０から変換器制御信号３７０を受信し、流体レギュレータ・コントローラ３００の外部のソースから供給流体１３５を受け取る。変換器制御信号３７０は、一部の実施形態において、例えばアナログ電流信号などの電気信号である。これらの実施形態において、変換器３２５は、電流−圧力変換器である。その他の実施形態において、変換器３２５は、電圧−圧力変換器であり、変換器制御信号３７０として電圧信号を受信することができる。
【００６０】
空気圧リレー３３５は、供給流体１３５および変換器出力３８０を受け取り、リレー出力３８５を内部バルブ３３０に供給する。高電力モード時に、空気圧リレー３３５は、変換器出力３８０と相対的な供給流体１３５を調節することができるが、これは空気圧リレー３３５の信号チャンバに供給される。調節済み供給流体１３５は、リレー出力３８５として内部バルブ３３０に供給される。空気圧リレー３３５は、供給流体１３５および変換器出力３８０を受け取るが、これは調節された圧力の供給流体１３５である。前述のように、供給流体１３５は、変換器制御信号３７０と相対的に変換器３２５によって受け取られて調節され、変換器出力３８０を生成する。このようにして、変換器３２５および空気圧リレー３３５はいずれも、供給流体１３５を受け取り、高電力モード時に供給流体１３５が各コンポーネントを通過する際に、供給流体１３５の圧力を調節する。
【００６１】
内部バルブ３３０は、バルブ信号装置３１３を通じてプロセッサ３１１から電力を受信する。高電力モード時に、内部バルブ３３０は、バルブ制御信号３６０を通じて電力を受信し、全開、または概ね開放されてもよい。加えて、内部バルブ３３０は、高電力モード時に開放内部バルブ３３０を経由して制御信号１４５として流体レギュレータ１２５まで通されるリレー出力３８５を受信する。低電力モード時に、内部バルブ３３０は、バルブ信号装置３１３を通じて電力がまったく供給されないか、またはほとんど供給されない場合に閉じる。閉じているとき、内部バルブ出力３３０は、流体レギュレータ１２５への制御信号１４５を、一定、またはほぼ一定の値に保持する。一部の実施形態において、内部バルブ３３０は、プロセッサ３１１からまったく電力が供給されないか、またはほとんど供給されない場合に閉じる圧電バルブである。その他の実施形態において、内部バルブ３３０は、電源が切られたときに閉じる電磁バルブである。内部バルブ３３０は、内部バルブ２３０と類似していてもよいが、内部バルブ３３０は、流体レギュレータ１２５を調節するために制御信号１４５に必要とされるより大きい圧力および流量に対応するように、さらに大きくすることができる。内部バルブ３３０の電力消費は、そのサイズが大きくなるのに応じて増大してもよい。
【００６２】
流体レギュレータ・コントローラ３００の動作は、流体レギュレータ・コントローラ２００の動作と同様であってもよい。高電力モード時に、プロセッサ３１１は、例えばプロセス制御機能１１５によって決定されたデジタルプロセッサ信号３６８を信号回路３１２に供給する。プロセッサ３１１はまた、電力がバルブ制御信号３６０を通じて内部バルブ３３０に搬送されることで、内部バルブ３３０が開くように、プロセッサ信号３５８をバルブ信号装置３１３に供給する。信号回路３１２は、デジタルプロセッサ信号３６８を受信し、それをアナログ変換器制御信号３７０に変換して変換器３２５に供給することができる。変換器制御信号３７０を受信すると、変換器３２５は、変換器制御信号３７０に基づいて供給流体１３５を調節する。次いで、調節済み供給流体は、変換器出力３８０として空気圧リレー３３５に搬送される。空気圧リレー３３５は、変換器出力３８０を受信し、出力３８０に基づいて供給流体１３５を調節する。調節済み供給流体１３５は、空気圧リレー出力３８５として内部バルブ３３０に搬送される。内部バルブ３３０は、高電力モード時に電力を供給されると全開または概ね開放されるので、空気圧リレー出力３８５は制御信号１４５として流体レギュレータ１２５まで通過できるようになり、それにより流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）を調節することができる。
【００６３】
流体レギュレータ・コントローラ３００はまた、例えば、流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）が調節された後、低電力モードに遷移することができる。例えば、内部コントローラ３１０は、流体レギュレータ１２５からフィードバック信号１５０を受信して、レギュレータ１２５の調節済み状態を確認することができる。次いで、プロセッサ３１１は、プロセッサ信号３５８を、バルブ信号装置３１３にまったく供給しないか、またはほとんど供給しないようにすることができる。次いで、バルブ信号装置３１３から内部バルブ３３０へのバルブ制御信号３６０は、ゼロまたはほぼゼロであるため、内部バルブ３３０を閉じて、流体レギュレータ１２５への一定またはほぼ一定の制御信号１４５を保持する。プロセッサ３１１はまた、プロセッサ信号３６８を信号回路３１２に、まったく供給しないか、またはほとんど供給しない。代わりに、変換器３２５への変換器制御信号３７０は、変換器出力３８０の圧力がゼロまたはほぼゼロになるように、ゼロまたはほぼゼロであってもよい。さらに、内部バルブ３３０は、低電力モード時に閉じることができるので、空気圧リレー出力３８５は内部バルブ３３０を通過しない。
【００６４】
流体レギュレータ・コントローラ３００は、様々な特徴を有する。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、低電力モード時に流体レギュレータ１２５への制御信号１４５の値を保持することができる。加えて、流体レギュレータ・コントローラ３００は、例えばリチウム電池などの電池を発電機３１５に使用することができる。さらに、流体レギュレータ・コントローラ３００は、流体調整に関するデータおよび／または命令を、中央制御機能またはその他の適切な場所との間で無線により送信および受信することができる。
【００６５】
図４は、システム１００の一部の実施形態において使用することができる流体レギュレータ・コントローラ４００のさらなる例を示す。流体レギュレータ・コントローラ４００は、送受信機４０５、内部コントローラ４１０、発電機４１５、および流体制御アセンブリ４２０を含む。送受信機４０５および発電機４１５の一般的な動作および構成は、図２に示される流体レギュレータ・コントローラ２００および図３に示されている流体レギュレータ・コントローラ３００の対応するコンポーネントと概ね類似している。さらに、流体制御アセンブリ４２０の一般的な動作は、流体制御アセンブリ２２０および流体制御アセンブリ３２０と同様であってもよい。しかし、内部コントローラ４１０および流体制御アセンブリ４２０の詳細な動作、コンポーネント、および構成は、流体レギュレータ・コントローラ２００および３００の対応するコンポーネントの場合とは異なる。
【００６６】
内部コントローラ４１０は、プロセッサ４１１および信号回路４１２を含む。さらに、内部コントローラ４１０は、電力供給線４５０を通じて発電機４１５から、例えば電気出力などの電力を受け取り、流体レギュレータ１２５からフィードバック信号１５０を受信し、通信回線４４０を通じて送受信機４０５と通信し、流体制御アセンブリ４２０に変換器制御信号４５５を供給する。一部の実施形態において、内部コントローラ４１０はプロセッサ回路基板であってもよく、プロセッサ４１１、信号回路４１２、および例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、他の適切な形態の情報記憶装置のような、メモリなどのその他のコンポーネントを含むことができる。
【００６７】
一部の実施形態において、プロセッサ４１１は、内部コントローラ４１０の様々なコンポーネントに通信可能に結合されたマイクロプロセッサであってもよい。しかし、プロセッサ４１１は一般に、論理的方法で情報を操作するための任意の装置であってもよい。一般に、プロセッサ４１１は、メモリに格納されている命令に従って流体レギュレータ・コントローラ４００の動作を制御することができる。一部の実施形態において、これらの命令は、プロセス制御機能１１５の一部または全部を含むことができる。一部の実施形態において、プロセッサ４１１は、例えば、温度、圧力、または流量情報などのデータを、無線信号１５５を通じてプロセス送信機１２０から受信することができる。そのようなデータを受信すると、プロセス制御機能１１５は、データを分析して、流体レギュレータ１２５の要求された状態（例えば位置）を決定する。次いで、プロセッサ４１１は、プロセッサ信号４５３を信号回路２１２に供給する。プロセッサ信号４５３は、信号回路４１２へのデジタル信号であってもよい。
【００６８】
信号回路４１２は、プロセッサ信号４５３を受信し、変換器制御信号４５５を流体制御アセンブリ４２０に供給する。一部の実施形態において、信号回路４１２は、信号回路４１２がデジタルプロセッサ信号４５３を受信して、アナログ変換器制御信号４５５を流体制御アセンブリ４２０に伝送するように、デジタル−アナログ（ＤＡ）変換器であってもよい。
【００６９】
流体制御アセンブリ４２０は、電気−圧力変換器（または変換器）４２５および空気圧リレー４３５を含む。一般に、流体制御アセンブリ４２０は、内部コントローラ４１０から変換器制御信号４５５を受信し、流体レギュレータ・コントローラ４００の外部のソースから供給流体１３５を受け取る。さらに、流体制御アセンブリ４２０は、制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給する。流体制御アセンブリ４２０は、高電力モード時に制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給するように、内部コントローラ４１０によって制御されてもよい。加えて、流体制御アセンブリ４２０は、低電力モード時に流体レギュレータ１２５への制御信号１４５の一定またはほぼ一定の値を保持することができる。
【００７０】
引き続き図４を参照すると、変換器４２５は、信号回路４１２から変換器制御信号４５５を受信し、流体レギュレータ・コントローラ４００の外部のソースから供給流体１３５を受け取る。変換器制御信号４５５は、一部の態様において、電流信号である。これらの実施形態において、変換器４２５は、電流−圧力変換器であってもよい。その他の実施形態において、変換器４２５は、電圧−圧力変換器であり、変換器制御信号４５５として電圧信号を受信するように動作可能であってもよい。高電力モード時に、変換器４２５は、変換器制御信号４５５に基づいて供給流体１３５を調節する。調節済み供給流体１３５は、変換器出力４７０として変換器４２５から空気圧リレー４３５に伝達される。変換器出力４７０は、空気圧リレー４３５の信号チャンバに供給される。
【００７１】
空気圧リレー４３５は、供給流体１３５および変換器出力４７０を受け取り、制御信号１４５を流体レギュレータ１２５に供給するように動作可能である。高電力モード時に、空気圧リレー４３５は、変換器出力４７０と相対的な供給流体１３５を調節するが、これは空気圧リレー４３５の信号チャンバに供給される。調節済み供給流体１３５は、制御信号１４５として流体レギュレータ１２５に供給される。低電力モード時に、変換器４２５への変換器制御信号４５５が一定またはほぼ一定であるため、空気圧リレー４３５への変換器出力４７０は、一定またはほぼ一定に保持することができる。このようにして、空気圧リレー４３５は、低電力モード時に流体レギュレータ１２５への一定またはほぼ一定の値の制御信号１４５を保持する。特定の実施形態において、コントローラ４００は、リレー４３５を含まない。
【００７２】
流体レギュレータ・コントローラ４００の動作は、以下のようにすることができる。高電力モード時に、プロセッサ４１１は、例えばプロセス制御機能１１５によって決定されたデジタルプロセッサ信号４５３を信号回路４１２に供給する。信号回路４１２は、プロセッサ信号４５３をアナログ変換器制御信号４５５に変換する。変換器４２５は、変換器制御信号４５５に基づいて供給流体１３５を調節し、調節済み供給流体は、変換器出力４７０として空気圧リレー４３５に搬送される。空気圧リレー４３５は、供給流体１３５を受け取り、これを変換器出力４７０に基づいて調節する。次いで、調節済み供給流体は、制御信号１４５として流体レギュレータ１２５に搬送される。
【００７３】
流体レギュレータ・コントローラ４００はまた、例えば、流体レギュレータ１２５の状態（例えば位置）が調節された後、低電力モードに遷移することができる。低電力モード時に、プロセッサ４１１は、信号回路４１２への一定またはほぼ一定のプロセッサ信号４５３を保持するので、一定またはほぼ一定の変換器制御信号４５５をもたらす。その結果、変換器出力４７０、ひいては制御信号１４５は、一定またはほぼ一定にすることができる。しかし、流体レギュレータ・コントローラ４００は、低電力モード時に、動作するために必要とする電力をより小さくすることができる。プロセッサ４１１は、例えば特定のルーチン（例えば診断）を実行しないか、または、低電力モード時に送受信機４０５と通信することによって、このモード時に発電機４１５から引き出す電力を小さくすることができる。さらに、プロセッサ２１１は、低電力モード時に、高電力モード時に比べてより遅いクロック速度で動作することもできる。さらにまた、送受信機４０５は、例えば無線信号１３０および１５５を送信および／または受信しないことによって、低電力モード時に発電機４１５から引き出す電力を小さくすることができる。
【００７４】
流体レギュレータ・コントローラ４００は、様々な特徴を有する。例えば、流体レギュレータ・コントローラ４００の製造および動作は、流体レギュレータ・コントローラ２００および３００よりも簡単であってもよい。加えて、流体レギュレータ・コントローラ４００に含まれる機械コンポーネントの数は、流体レギュレータ・コントローラ２００および３００よりも少なくてもよい。流体コントローラ４００はまた、低電力モード時に流体レギュレータ１２５への制御信号１４５の一定またはほぼ一定の値を保持することができる。さらに、流体レギュレータ・コントローラ４００は、例えばリチウム電池などの内部電源を使用して、コントローラ４００のコンポーネントに電力を供給することができる。流体レギュレータ・コントローラ４００はまた、データおよび／または調整制御命令を、中央制御機能１１０、プロセス送信機１２０、あるいはその他の適切なシステムまたは装置と無線により通信することができる。
【００７５】
図５は、流体調整を制御するためのプロセス５００を示す。プロセス５００は、例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００の動作の１つのモードを表すことができる。プロセス５００は、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサの内部、またはプロセッサに一体化されたプロセス制御機能を含む流体レギュレータ・コントローラによって実施されてもよい。さらに、プロセス５００はまた、中央制御機能、流体レギュレータ・コントローラ、流体レギュレータ、およびプロセス送信機を含むシステムによって実施されてもよいが、これらはシステム１００において説明されている対応するコンポーネントと同様であってもよい。
【００７６】
プロセス５００は、例えば低電力モードなど、「スリープ」モードの流体レギュレータ・コントローラで開始する［５０２］。流体レギュレータ・コントローラは、指定された時間間隔で、「スリープ」モードから、例えば高電力モードなどの「ウェイク」モードに切り替わるようにプログラムされてもよい。流体レギュレータ・コントローラが、プログラムされている「ウェイク」時間にある場合［５０４］、流体レギュレータ・コントローラは自動的に、「ウェイク」モードに切り替わる［５１４］。「ウェイク」時間ではない場合、流体レギュレータ・コントローラは「スリープ」モードにとどまるが、引き続きプロセス送信機から測定信号を受信するように動作可能である［５０６］。流体レギュレータ・コントローラが、「スリープ」モード時にプロセス送信機から測定信号を受信しない場合、流体レギュレータ・コントローラは「スリープ」モードにとどまる［５０２］。前述のように、流体レギュレータ・コントローラの送受信機は、例えば、「スリープ」モード時にプロセス送信機から無線信号を受信するように引き続き動作可能であってもよい。しかし、送受信機は、このモードにおいていかなるデータも送信することはできない。
【００７７】
流体レギュレータ・コントローラが、プロセス送信機から測定信号を受信する場合、プロセッサは受信した測定信号を分析する［５０８］。次いで、プロセッサは、測定信号が応答を必要とするかどうかを決定する［５１０］。例えば、プロセッサ内のプロセス制御機能は、受信した測定値に基づいて、指定された割合を超えるプロセス値の変化があった場合にのみ「ウェイク」モードに切り替えるよう流体レギュレータ・コントローラに要求するようにプログラムされてもよい。例として、プロセス制御機能は、例えばプロセス送信機からの圧力値などの測定値が、現在の流体レギュレータ位置の０．５％を超える流体レギュレータの調節を必要とする場合にのみ、流体レギュレータ・コントローラが「ウェイク」モードに切り替わるようにプログラムされてもよい。したがって、流体レギュレータが、プロセッサ・メモリに格納されている既存の流体レギュレータ位置と比較して０．２％の調節を必要とするとプロセッサが決定する場合、流体レギュレータ・コントローラは「スリープ」モードにとどまる［５０２］。しかし、流体レギュレータが、既存の流体レギュレータ位置から、例えば１．０％の調節を必要とする場合、流体レギュレータ・コントローラは「ウェイク」モードに切り替わる［５１２］。
【００７８】
引き続きプロセス５００を参照すると、流体レギュレータ・コントローラは、プログラムされた「ウェイク」アップ［５１４］または流体レギュレータの調節を必要とする測定値の受信［５１２］のいずれかを通じて「ウェイク」モードに入ることができる。「ウェイク」モード時に、流体レギュレータ・コントローラは、例えば、プログラムされたサンプリングおよび伝送レートを実行している場合もある。サンプリング・レートは、流体レギュレータ・コントローラが流体レギュレータの現在の位置を決定する間隔である。これは、例えば、流体レギュレータからフィードバック信号を受信して、フィードバック信号と相対的な現在の流体レギュレータの位置を決定することによって達成される。このデータは、その他のデータとともに、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサ・メモリに格納される。伝送レートは、流体レギュレータ・コントローラが、現在の流体レギュレータの位置などの情報を中央制御機能またはその他の適切な場所に伝送する間隔である。
【００７９】
流体レギュレータ・コントローラは、１秒、５秒、１０秒、または任意の他の適切な時間にわたり「スリープ」モードにとどまるようにプログラムされてもよい。次いで、流体レギュレータ・コントローラは、指定された時間間隔が満了した後、「ウェイク」モードに入ることができる。流体レギュレータ・コントローラの「スリープ」モードの時間間隔は、プロセス制御機能に事前プログラムされてもよいか、または代替として、流体レギュレータ・コントローラで手動で調節されるか中央制御機能によって調節されて、流体レギュレータ・コントローラに無線で伝送されてもよい。流体レギュレータ・コントローラが、「スリープ」モードと比較して「ウェイク」モードにある時間の割合は、例えば、流体レギュレータ・コントローラの発電機の寿命、および流体レギュレータの必要とされる調節に反応する流体レギュレータ・コントローラの能力に影響を及ぼすことができる。
【００８０】
流体レギュレータ・コントローラがプログラムされた「ウェイク」モードに入ると、流体レギュレータ・コントローラはプロセス送信機からの測定値を待つ［５１６］。事前プログラムされた調節可能な時間間隔内に測定値が受信されない場合、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの調節サイクルを開始する［５２０］。これにより、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの位置が、前回指定された位置と一致することを確実にすることができる。例えば、流体レギュレータは、その通常動作を通じて正しい位置からの「ドリフト」を経験することもある。したがって、流体レギュレータ・コントローラは、プロセス送信機から測定値を受信していない場合であっても、流体レギュレータを調節することによって、この「ドリフト」を訂正することができる。
【００８１】
コントローラの応答を必要とする測定値により、流体レギュレータ・コントローラが「ウェイク」モードに入る場合［５１２］、またはコントローラが、プログラムされた「ウェイク」サイクルの間にプロセス送信機から測定値を受信した場合、コントローラは、受信した測定値と相対的な流体レギュレータの正しい位置を決定する第１の制御ループを実行する［５１８］。第１の制御ループは、例えば、比例−積分−微分（ＰＩＤ）ループであってもよい。流体レギュレータ・コントローラは、受信した測定値が、必要とされる調節の程度とはかかわりなく流体レギュレータに調節を促すように事前プログラムされてもよい、つまり、プログラムされた「ウェイク」サイクルの間に、プロセッサは、プログラムされたしきい値の量を超える流体レギュレータ位置への変更を必要とするかどうかを決定するために受信した測定値を分析しなくてもよい。
【００８２】
流体レギュレータ・コントローラが、流体レギュレータの必要とされる位置を決定すると、コントローラは調節サイクルに入る［５２０］。流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、流体レギュレータの正しい位置を達成する第２の制御ループを実行する［５２０］。第２の制御ループは、一部の実施形態において、ＰＩＤ制御ループである。
【００８３】
特定の実施形態において、システム１００のような、流体調整のためのシステムに、流体レギュレータ・コントローラおよび流体レギュレータが設置される前に、流体レギュレータ・コントローラおよび流体レギュレータは、動的応答に最適化されたＰＩＤ設定を確立するために自動同調プロセスを経由する。この自動同調により、流体レギュレータ・コントローラは、必要とされる位置を超えてしまうことなく、迅速に流体レギュレータを調節することができるようになる。自動同調プロセスを通じて、流体レギュレータの「シグニチャ」が保存されてもよい。例えば、流体レギュレータへの制御信号と流体レギュレータの位置変化との間の関係は、表形式または図形で保存されてもよい。特定の実施形態において、中央制御機能は、このデータおよびその他のデータを、ソフトウェアまたはその他の適切な形式に保存して、それを流体レギュレータ・コントローラおよび流体レギュレータの動作寿命全体にわたり参照することができ、現在の流体レギュレータの動作をその元の動作と比較できるようにする。
【００８４】
プロセッサは、例えば電流−圧力変換器などの変換器に、第２の制御ループによって決定されたように流体レギュレータを調節するための電気信号を提供する［５２２］。次に、プロセッサは、内部バルブに開くように信号を送る［５２４］。続いて、変換器は、開放内部バルブを通過する信号を空気圧リレーに供給する［５２６］。一部の実施形態において、内部バルブは、通常閉じている圧電バルブであってもよい。その他の実施形態において、内部バルブは、通常閉じている電磁バルブであってもよい。空気圧リレーは、リレーの信号チャンバへの内部バルブを通じて変換器から空気圧信号を受信しており、空気圧制御信号などの、流体レギュレータを調節する制御信号を流体レギュレータに供給する［５２８］。
【００８５】
引き続きプロセス５００を参照すると、流体レギュレータ・コントローラは次に、流体レギュレータからのフィードバック信号を通じて流体レギュレータの新しい位置を受信する［５３０］。流体レギュレータが正しく位置付けられているとプロセッサが決定する場合［５３２］、コントローラは、流体レギュレータ・コントローラの送受信機を通じて流体レギュレータの新しい位置を中央制御機能に無線で伝送することができる［５３４］。しかし、流体レギュレータの新しい位置が正しくない場合［５３２］、つまり第１の制御ループによって決定された位置と一致しないか、または概ね一致する位置である場合、流体レギュレータ・コントローラは戻って、調節サイクルを再度実行する［５２０］。
【００８６】
流体レギュレータ・コントローラが、流体レギュレータをその正しい位置に調節してしまうと、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定する［５３６］。「ウェイク」サイクルが完了していない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」モードにとどまる［５１４］。例えば、一部の実施形態において、流体レギュレータ・コントローラは、事前プログラムされた時刻指定「ウェイク」モードを備えることができる。「ウェイク」モード時間間隔は、例えば、流体レギュレータに最近行われた調節の量によって決まってもよい。しかし、「ウェイク」サイクルが完了している場合、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モード入る準備をする。流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、最初に、発電機に交換が必要であるかどうかを決定する［５３８］。発電機に交換が必要である場合、例えば発電機がその耐用年数の終わりに近い場合、流体レギュレータ・コントローラは、発電機に交換が必要であることを指示する無線信号を、送受信機を通じて中央制御機能に伝送する［５４０］。流体レギュレータ・コントローラは、発電機が、例えば全容量の１０％など、全容量の指定された割合に到達したとき、発電機を交換する必要があることを指示するようにプログラムされてもよい。このようにして、発電機の交換に責任を負うオペレータは、流体レギュレータ・コントローラがまだ完全に機能している間に、発電機を交換する時間を持つことができる。一部の実施形態において、流体レギュレータ・コントローラはまた、バックアップ発電機を含むこともできるが、これは発電機が交換されているとき、またはその電力供給が使い尽くされてしまったとき、流体レギュレータ・コントローラに電力を供給することができる。
【００８７】
発電機に交換が必要であることを中央制御機能に伝達した後、または発電機に交換が必要ではないと決定した場合、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モード入る準備をする［５４２］。例えばプロセッサおよび送受信機などの流体レギュレータ・コントローラのコンポーネントは、発電機から引き出す電力を小さくすることができる［５４４］。「スリープ」モードにおいて、送受信機は、無線通信のみを受信するように動作可能にすることができる。プロセッサが「スリープ」モードに入ると、プロセッサは、内部バルブに電力をまったく供給しないか、またはほとんど供給しない。電力を受け取らないので、内部バルブは閉じ、そのため空気圧リレーへの一定の空気圧信号が保持される［５４６］。その後、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モードにある［５０２］。
【００８８】
図５は、流体調整のためのプロセスを示すが、その他の流体調整プロセスは、より少ないおよび／または異なる動作の配置を含むことができる。さらに、プロセス５００の一部のステップは、その他のステップと並列して行われてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、受信した測定信号に基づいて「ウェイク」モードに入ることなく、事前プログラムされた「ウェイク」サイクルの間のみ流体レギュレータを調節することができる。もう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラは、例えば、流体レギュレータ・コントローラがスタンドアロンの事前プログラムされた装置として動作する場合、新しい流体レギュレータの位置を中央制御機能に伝送しなくてもよい。さらに、流体レギュレータ・コントローラ２００内の変換器、内部バルブ、および空気圧リレーの配置を使用するのではなく、プロセス５００は、流体レギュレータ・コントローラ３００によって例示されている流体制御アセンブリのこれらのコンポーネントの配置および動作を使用することができる。加えて、変換器、内部バルブ、および空気圧リレーのコンポーネントおよび配置を使用するのではなく、プロセス５００は、流体レギュレータ・コントローラ４００の構成を使用して流体調整を制御することができる。例えば、プロセス５００が、流体レギュレータ・コントローラ４００を使用して流体調整を制御する場合、プロセス５００の特定のステップは変更および／または除去されてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラ４００は、内部バルブを含まなくてもよいので、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、内部バルブに開放するよう信号を送る必要はない［５２４］。さらに、変換器は、空気圧信号を空気圧リレーに直接提供することができる［５２６］。
【００８９】
プロセス５００はまた、追加のステップを含むことができる。例えば、調節サイクル、つまり正しい流体レギュレータ位置を達成するための第２の制御ループ［５２０］を実行する前に、流体レギュレータ・コントローラは、調節サイクルが必要であるかどうかを決定することができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラがプロセス送信機から測定値を受信しない場合［５１６］、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータから現在の位置を受信して、現在の位置と、例えば中央制御機能から受信した最新の流体レギュレータの位置など流体レギュレータの正しい位置とを比較することができる。２つの位置の間の差異が調節可能な事前プログラムされたしきい値を超えない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定することができる［５３６］。差異がしきい値を超える場合、流体レギュレータ・コントローラは、調節サイクルを開始することができる［５２０］。
【００９０】
流体レギュレータ・コントローラがプロセス送信機から測定値を受信し［５１６］、正しい流体レギュレータの位置を決定する第１の制御ループを実行する場合［５１８］、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの現在の位置を受信して、現在の位置と、流体レギュレータの正しい位置とを比較することができる。２つの位置の間の差異が調節可能な事前プログラムされたしきい値を超えない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定することができ［５３６］、それ以外の場合、調節サイクルを開始することができる［５２０］。「ウェイク」サイクルが完了した後、「スリープ」サイクルに入る前に、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータ条件（例えば低供給圧力）を確認するための診断ルーチンを実行することができる。診断ルーチンが完了した後、流体レギュレータ・コントローラは、必要に応じてアラートを中央制御機能に伝送することができる。
【００９１】
図６は、流体調整を制御するためのプロセス６００を示す。プロセス６００は、例えば、流体レギュレータ・コントローラ２００の動作の１つのモードを表すことができる。プロセス６００は、中央制御機能、流体レギュレータ・コントローラ、流体レギュレータ、およびプロセス送信機を含むシステムによって実施されてもよいが、これらは流体調整システム１００におけるコンポーネントと同様であってもよい。さらに、プロセス６００は、中央制御機能の内部、または中央制御機能に一体化されたプロセス制御機能を含む流体調整システムによって実施されてもよい。
【００９２】
流体レギュレータ・コントローラは、例えば低電力モードなど、「スリープ」モードで開始する［６０２］。「スリープ」モードにあるとき、流体レギュレータ・コントローラは、事前グログラムされた時間に、例えば高電力モードなどの「ウェイク」モードに切り替わることができる［６０４］。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、１秒、５秒、１０秒、または任意の他の適切な時間にわたり「スリープ」モードにとどまるようにプログラムされてもよい。流体レギュレータ・コントローラが、「スリープ」モードと比較して「ウェイク」モードにある時間の割合は、例えば、流体レギュレータ・コントローラの発電機の寿命、および流体レギュレータに必要とされる調節に反応する流体レギュレータ・コントローラの能力に影響を及ぼすことができる。次いで、流体レギュレータ・コントローラは、指定された時間間隔が満了した後、「ウェイク」モードに切り替わることができる。
【００９３】
流体レギュレータ・コントローラが、事前プログラムされている時間間隔で「ウェイク」モードに入らない場合、コントローラは、中央制御機能からの「ウェイク」信号を待つ［６０６］。流体レギュレータ・コントローラの送受信機は、例えば、低電力モード時に中央制御機能から無線信号を受信するように引き続き動作可能である。流体レギュレータ・コントローラが、中央制御機能から「ウェイク」信号を受信しない場合、流体レギュレータ・コントローラは「スリープ」モードにとどまる［６０２］。しかし、中央制御機能から「ウェイク」信号を受信すると、流体レギュレータ・コントローラは「ウェイク」モードに切り替わる［６０８］。流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、流体レギュレータ・コントローラに流体レギュレータの現在の位置を伝達するフィードバック信号を、流体レギュレータから受信する［６１０］。次に、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、送受信機を通じて、流体レギュレータの正しい位置を中央制御機能に伝送することができる［６１２］。
【００９４】
引き続きプロセス６００を参照すると、流体レギュレータ・コントローラは、中央制御機能からの、例えば新しい流体レギュレータ位置信号などの調節信号を待つ［６１４］。「ウェイク」モード時に、流体レギュレータ・コントローラは、例えば、プログラムされたサンプリングおよび伝送レートを実行している場合もある。サンプリング・レートは、流体レギュレータ・コントローラが流体レギュレータの現在の位置を決定する間隔である。これは、例えば、流体レギュレータからフィードバック信号を受信して、フィードバック信号と相対的な現在の流体レギュレータの位置を決定することによって達成される。現在の流体レギュレータの位置およびその他のデータは、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサ・メモリに格納されてもよい。伝送レートは、流体レギュレータ・コントローラが、現在の流体レギュレータの位置などの情報を中央制御機能またはその他の適切な場所に伝送する間隔である。
【００９５】
流体レギュレータ・コントローラが、中央制御機能から調節信号を受信しない場合、コントローラは調節サイクルに入る［６１８］。これにより、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの位置を、プロセッサ・メモリに格納されている中央制御機能によって指定されたその前回の位置に調節することができる。流体レギュレータは、その通常動作中に正しい位置からの「ドリフト」を経験することもある。したがって、流体レギュレータ・コントローラは、中央制御機能から新しいレギュレータ位置を受信していない場合であっても、流体レギュレータを調節することによって、この「ドリフト」を訂正することができる。
【００９６】
流体レギュレータ・コントローラが、中央制御機能から調節信号を受信する場合、プロセッサは、プロセッサ・メモリに格納されている正しい流体レギュレータ位置を新しい流体レギュレータ位置で更新する［６１６］。例えば、プロセッサ・メモリに格納されている正しい流体レギュレータ位置は、中央制御機能から前回受信した流体レギュレータ位置であってもよい。
【００９７】
引き続きプロセス６００を参照すると、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの正しい位置を達成する制御ループを実行する［６１８］。制御ループは、例えば、比例−積分−微分（ＰＩＤ）ループであってもよい。プロセッサは、例えば電流−圧力変換器などの変換器に、制御ループによって決定されたように流体レギュレータをその必要な位置に調節するための電気信号を提供する［６２０］。次に、プロセッサは続いて、内部バルブに電力を提供し、それにより内部バルブを開く［６２２］。続いて、変換器は、空気圧リレーに空気圧信号を供給して流体レギュレータを必要な位置に調節するが、この空気圧信号は開放内部バルブを通過する［６２４］。一部の実施形態において、内部バルブは、通常閉じている圧電バルブであってもよい。その他の実施形態において、内部バルブは、通常閉じている電磁バルブであってもよい。次いで、空気圧リレーは、例えば空気圧制御信号などの制御信号を流体レギュレータに提供して、流体レギュレータを正しい位置に調節する［６２６］。
【００９８】
流体レギュレータ・コントローラは次に、流体レギュレータからのフィードバック信号を通じて流体レギュレータの新しい位置を受信する［６２８］。流体レギュレータが正しく位置付けられているとプロセッサが決定する場合［６３０］、コントローラは、流体レギュレータ・コントローラの送受信機を通じて流体レギュレータの新しい位置を中央制御機能に無線で伝送することができる［６３２］。しかし、流体レギュレータの新しい位置が正しくない場合［６３０］、つまりプロセッサ・メモリに格納されている正しい流体レギュレータ位置と一致しないか、または概ね一致する位置である場合、プロセッサは調節サイクルを再度開始する［６１８］。
【００９９】
流体レギュレータ・コントローラが、流体レギュレータを正しく調節してしまうと、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定する［６３４］。例えば、一部の実施形態において、流体レギュレータ・コントローラは、事前プログラムされた時刻指定「ウェイク」モードを備えることができる。「ウェイク」モード時間間隔は、例えば、流体レギュレータに最近行われた調節の量によって決まってもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータへの最近の調節の数が増加するにつれて、「ウェイク」モードの時間間隔がより長くなるように事前プログラムされてもよい。
【０１００】
「ウェイク」サイクルが完了していない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」モードにとどまり、中央制御機能からの新しい流体レギュレータ位置を待つ［６１４］。しかし、「ウェイク」サイクルが完了している場合、流体レギュレータ・コントローラは、発電機に交換が必要であるかどうかを決定する［６３６］。発電機に交換が必要である場合、つまり発電機がその耐用年数の終わりに近い場合、流体レギュレータ・コントローラは、発電機に交換が必要であることを指示する無線信号を、送受信機を通じて中央制御機能に伝送する［６３８］。流体レギュレータ・コントローラは、発電機が、例えば全容量の１０％など、全容量の指定された割合に到達したとき、発電機を交換する必要があることを指示するようにプログラムされてもよい。このようにして、発電機の交換に責任を負うオペレータは、流体レギュレータ・コントローラがまだ完全に機能している間に、発電機を交換する時間を持つことができる。一部の実施形態において、流体レギュレータ・コントローラはまた、バックアップ発電機を含むこともできるが、これは発電機が交換されているとき、またはその電力供給が使い尽くされてしまったとき、流体レギュレータ・コントローラに電力を供給することができる。
【０１０１】
発電機に交換が必要であることを中央制御機能に伝達した後、または発電機に交換が必要ではないと決定した場合、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モードに入る準備をする［６４０］。例えばプロセッサおよび送受信機などの流体レギュレータ・コントローラのコンポーネントは、発電機から引き出す電力を小さくすることができる［６４２］。「スリープ」モードにおいて、送受信機は、無線通信のみを受信するように動作可能にすることができる。プロセッサが「スリープ」モードに入ると、プロセッサは、内部バルブに電力をまったく供給しないか、またはほとんど供給しない。電力をまったく受け取らないか、またはほとんど受け取らないので、内部バルブは閉じ、そのため空気圧リレーへの一定の空気圧信号が保持される［６４４］。その後、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モードにある［６０２］。
【０１０２】
図６は、流体調整のためのプロセスを示すが、その他の流体調整プロセスは、より少ないおよび／または異なる動作の配置を含むことができる。また、プロセス６００の一部のステップは、その他のステップと並列して行われてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、例えば流体レギュレータ・コントローラがスタンドアロンの事前プログラムされた装置として動作する場合、新しい流体レギュレータの位置を中央制御機能に伝送しなくてもよい。さらに、流体レギュレータ・コントローラ２００内の変換器、内部バルブ、および空気圧リレーの配置を使用するのではなく、プロセス６００は、流体レギュレータ・コントローラ３００によって例示されている流体制御アセンブリのこれらのコンポーネントの配置および動作を使用することができる。
【０１０３】
一部の実施形態において、プロセス６００はまた、流体レギュレータ・コントローラが「スリープ」モードから「ウェイク」モードに切り替わるその他の方法を含むことができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、新しいレギュレータ位置信号を中央制御機能から受信すると直ちに「ウェイク」モードに切り替わるのではなく、受信した新しい位置信号を、フィードバック回線を通じて更新された現在の流体レギュレータ位置と比較することができる。新しい位置信号が、流体レギュレータに対して、その現在の位置から、事前プログラムされた調節可能なしきい値よりも大きい調節を必要とする場合、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モードから「ウェイク」モードに切り替わることができ、それ以外の場合、コントローラは「スリープ」モードにとどまることができる。
【０１０４】
もう１つの例として、流体レギュレータ・コントローラは、中央制御機能から新しい位置信号を受信することなく、または事前プログラムされた「ウェイク」サイクルで、「スリープ」モードから「ウェイク」モードに切り替わることができる。例えば、流体レギュレータ・コントローラは、「スリープ」モード時にあらかじめ定められた時間間隔で、サンプリング・レートを実行すること、つまり流体レギュレータからフィードバック信号を受信することができる。フィードバック信号によって指示される現在の流体レギュレータ位置が、例えば「ドリフト」により、中央制御機能から受信した以前の位置信号とは、事前プログラムされた調節可能なしきい値よりも大きく異なっている場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」モードに切り替わって、差異を訂正することができる。
【０１０５】
加えて、変換器、内部バルブ、および空気圧リレーのコンポーネントおよび配置を使用するのではなく、プロセス６００は、流体レギュレータ・コントローラ４００の構成を使用して流体調整を制御することができる。例えば、プロセス６００が、流体レギュレータ・コントローラ４００を使用して流体調整を制御する場合、プロセス６００の特定のステップは変更および／または除去されてもよい。例えば、流体レギュレータ・コントローラ４００は、内部バルブを含まなくてもよいので、流体レギュレータ・コントローラのプロセッサは、内部バルブが開放するように電力を内部バルブに提供する必要はない［６２２］。さらに、変換器は、空気圧信号を空気圧リレーに直接提供することができる［６２４］。
【０１０６】
プロセス６００はまた、追加のステップを含むことができる。例えば、調節サイクルを実行する前、つまり、正しい流体レギュレータ位置を達成する第２の制御ループを実行する［６１８］前の、流体レギュレータ・コントローラが中央制御機能から新しい流体レギュレータ位置を受信しない［６１４］後に、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータから流体レギュレータの現在の位置を受信して、現在の位置と、流体レギュレータの正しい位置とを比較することができる。２つの位置の間の差異が調節可能な事前プログラムされたしきい値を超えない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定することができる［６３４］。差異がしきい値を超える場合、流体レギュレータ・コントローラは、調節サイクルを開始することができる［６１８］。
【０１０７】
流体レギュレータ・コントローラが中央制御機能から新しい流体レギュレータ位置を受信せず［６１４］、正しい流体レギュレータ位置を新しい流体レギュレータ位置で更新する［６１６］場合、流体レギュレータ・コントローラは、流体レギュレータの現在の位置を受信して、現在の位置を、流体レギュレータの正しい位置と比較することができる。２つの位置の間の差異が調節可能な事前プログラムされたしきい値を超えない場合、流体レギュレータ・コントローラは、「ウェイク」サイクルが完了しているかどうかを決定することができ［６３４］、それ以外の場合、調節サイクルを開始することができる［６１８］。
【０１０８】
多くの実施形態について説明し、いくつかのその他の実施形態を言及または提案してきた。さらに、流体調整制御を引き続き達成しながら、これらの実施形態に様々な追加、削除、変更、および置換を行うことができることを、当業者は容易に理解するであろう。したがって、保護される主題の範囲は、１つまたは複数の実施形態の１つまたは複数の態様を取り込むことができる以下の特許請求の範囲に基づいて判断されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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